CS264303B2 - Cylinder head made of light metal for internal combustion engines - Google Patents

Description

Vynález se týká hlavy válce z lehkého kovu pro spalovací motory, opatřené kovovou deskou na její dolní straně, na jejímž vnějším obvodu je upraven prstencový nástavec.

Zmíněné kovové desky a jejich použití je známo. Jsou vyrobeny zpravidla ze šedé litiny a používají se nejen u vzduchem chlazených vznětových spalovacích motorů, ale i u přeplňovaných spalovacích motorů, pro zabránění bezprostředního působení spalin na dno hlavy válce a jeho ochranu před příliš vysokými teplotami.

Hlava válce opatřena kovovou deskou je popsána v DE pat. spisu 525 696. U tohoto uspořádání je hlava válce s kovovou deskou spojena svorníky. Válec je na části svého vnějšího obvodu opatřen závitem a s prstencovým nástavcem sešroubován na něm vytvořeným vnitřním závitem.

Nedostatek a nevýhoda popsaného spojení spočívá v tom, že při zahřátí dochází к rozdílnému roztahování hlavy válce a kovové desky v radiálním směru, tafcže šroubový spoj mezi kovovou deskou a hlavou válce je namáhán na střih, což může vést к jeho poškození. Protože hlava z lehkého kovu se při zahřátí roztahuje více než kovová deska, není spolehlivě zajištěn přestup tepla mezi kovovou deskou a hlavou válce. V důsledku toho může někdy dojít к přílišnému zahřátí a tím přetvoření kovové desky, která se tak stane nepotřebnou.

Úkolem vynálezu je návrh uspořádání kovové desky v hlavě válce tak, aby přes rozdílnost použitých materiálů nevznikly žádné netěsnosti a aby byl docílen spolehlivý přestup tepla mezi hlavou válce a kovovou deskou.

Úkol byl podle vynálezu vyřešen pro hlavu válce z lehkého kovu pro spalovací motory, na jejíž dolní straně je uspořádána kovová deska s vnějším obvodovým prstencovým nástavcem, tak, že kovová deska je vlivem rozdílných tepelných napětí mezi hlavou válce, prstencovým nástavcem případně kovovou deskou přitlačována při provozu spalovacího motoru к dolní straně hlavy válce.

Dále podle vynálezu je plocha kovové desky přivrácena spalovacímu prostoru vydutá.

Rovněž podle vynálezu je - prstencový nástavec vytvořen jako pouzdro s vnitřní stěnou osazenou pro zapuštění kovové desky.

Podle dalšího význaku vynálezu je vnější plocha prstencového nástavce opatřena chladicími žebry.

Podle ještě dalšího význaku vynálezu je prstencový nástavec zašroubován do závitů drážky hlavy válce, přičemž jeho voln£ čelní strana tvoří alespoň Část těsnicí plochy hlavy válce, s válcem motoru.

Dalším význakem vynálezu je, že prstencový nástavec obklopuje z vnější strany jak hlavu válce v oblasti její dolní strany, tak i válec motoru, mezi nimiž je sevřen, přičemž čelní strana válce motoru dosedá do osazení vytvořeného na čelní straně prstencového nástavce.

Ještě dalším význakem vynálezu je, že prstencový nástavec je zapuštěn do hlavy válce . a na čelní straně válce motoru je vytvořeno vnitřní axiální osazení obklopující z vnějšku prstencový nástavec.

Konečně podle vynálezu prstencový nástavec obklopuje hlavu válce u její dolní strany a na čelní straně válce motoru je vytvořeno vnitřní axiální osazení obklopující z vnějšku prstencový nástavec.

Výhoda řešení podle vynálezu spočívá v tom, že při zahřátí kovové desky, hlavy válce a válce motoru působí na kovovou desku síla, jejímž účinkem je kovová deska v průběhu provozu motoru přitlačována celou styčnou plochou к dolní straně hlavy válce, takže je zajištěn spolehlivý a rovnoměrný přestup tepla mezi kovovu deskou a dolní stranou hlavy válce. V důsledku toho nemůže docházet к místnímu přehřívání kovové desky a tím jejímu kroucení.

Prstencový nástavec, jak je známo, může být vytvořen ze stejného materiálu, jako kovová deska a může s ní tvořit celek. Lze však také vytvořit tento prstencový nástavec jako samostatný dutý válec na vnitřní straně opatřený osazením, do nějž kovová deska dosedá a jímž je přitlačována к dolní straně hlavy válce. V tomto případě je výhodné, aby mezi kovovou deskou a prstencovým nástavcem byla upravena radiální vůle.

Aby prstencový nástavec zůstal pokud lze chladný, protože tvoří oporu kovové desky kroutící se v důsledku tepelných napětí, je účelné opatřit prstencový nástavec vnějšími chladicími žebry.

Vynález bude dále popsán na příkladech provedení ve vztahu к připojeným výkresům, na nichž značí: Obr. 1 nárysný schematický osový řez hlavou válce válcem motoru a kovovou deskou s prstencovým nástavcem tvořícím s ní celek, obr. 2 schematický částečný nárysný osový řez jiným uspořádáním věcí z obr. 1 s prstencovým nástavcem opatřeným chladicími žebry, obr. 3 schematický částečný nárysný osový řez ještě dalším uspořádáním věcí z obr. 1 a obr. 2 s prstencovým nástavcem rovněž opatřeným chladicími žebry, obr. 4 schematický částečný nárysný osový řez ještě dalším uspořádáním věcí z obr. 1 až obr. 3 a prstencovým nástavcem opatřeným chladicími žebry, obr. 5 schematický částečný nárysný osový řez další obměnou uspořádání věcí z obr. 1 až 4 a kovovou deskou dodělenou od prstencového nástavce.

Z obr. 1 je patrno, že prstencový nástavec 2 a kovová deska 2 tvoří celek. Prstencový nástavec 2 s kovovou deskou 2 vytváří misku. Na vnějším povrchu prstencového nástavce _4 je za účelem zlepšení přestupu tepla do hlavy 2 válce 2 vytvořen závit nebo upravena radiálně krátká žebra pro zašroubování prstencového nástavce 2 kovové desky 2 d° hlavy 1_ válce _3> případně zalití do ní. Prstencový nástavec 2 je přitom hlavně 1_ zatažen případně zalit tak, že jeho volná čelní stěna tvoří současně část těsnicí plochy s čelní plochou válce 2 motoru. Vzájemné ztažení hlavy 2 válce 3 a válce 2 motoru je provedeno obvyklým způsobem. Při zahřátí se kovová deska 2 a hlava 1 válce 2 radiálně rozpínají směrem ven. Poněvadž hlava 2 válce 2 je vytvořena z lehkého kovu o větším součiniteli tepelné roztaživosti než má materiál kovové desky 2, rozpíná se hlava 2 válce 2 více než kovová deska 2. Roztahující se hlava 2 válce 2 působí silami na prstencový nástavec 4 a jeho prostřednictvím na kovovou desku 2 tak, že kovová deska 2 je přitlačována к dolní straně hlavy 2 válce 2· Uvedený jev muže být ještě podpořen tím, že strana kovové desky 2_ přivrácená do spalovacího prostoru, je vytvořena vydutá. Jelikož radiální roztažení hlavy 2 válce 2 závisí na jejím zahřátí, bude síla zvyšující se _ při stoupající provozní teplotě motoru přitlačovat kovovou desku 2_ stále více к dolní ploše hlavy 2 válce 3_, čímž je zajištěn spolehlivý přestup tepla mezi kovovou deskou 2 ^a dolní plochou hlavy 2 válce 2 P^i jakékoliv teplotě.

Na obr. 2 je znázorněna kovová deska 2 vytvořená rovněž v celku s prstencovým nástavcem 2· Na rozdíl od provedení podle obr. 1 je prstencový nástavec 4_ vytvořen tak, že z vnější strany obklopuje dolní stranu hlavy 2 válce 2· Rovněž na rozdíl na provedení podle obr. 1 je na čelní straně prstencového nástavce 2 přivrácené к válci 2 motoru vytvořeno osazení obklopující vnější obvod válce 2 motoru. Jelikož část vnější strany prstencového nástavce 2 je ve styku s okolním prostředím, je výhodné uspořádat na této straně chladicí žebra. Tím se dále zvýší rozdíl mezi teplotou prstencového nástavce 4_ a teplotou kovové desky 2_ a vytvoří na teplem roztažené hlavě 2 válce 2 pevný doraz. Také v tomto případě, podobně jako u provedení podle obr. 1, vyvíjí rozpínající se hlava 2 válce 2 ^na prstencový nástavec 4_ sílu, jíž je kovová deska 2 více nebo méně přitlačována к dolní ploše hlavy 2 válce 2· Rovněž v tomto případě může být strana kovové desky 2 přivrácena do spalovacího prostoru vydutá, což má při zahřátí v důsledku ještě větší přitlačení kovové desky 2 к dolní ploše hlavy 2 válce 2·

Rovněž v provedení znázorněném na obr. 3 tvoří kovová deska 2 ^a prstencový nástavec 2 celek. Kovová deska 2 je však v tomto případě svým prstencovým nástavcem 2 zapuštěna do dolní plochy hlavy 2 válce 2< takže se při zahřátí může radiálně volně rozpínat směrem ven. Aby na kovovou desku _2 však přesto působila v závislosti na zahřátí sestavy síla přetlačující kovovou desku 2_ více к dolní straně hlavy _1, je na čelní straně válce 2 motoru vytvořeno vnitřní osazení obklopující z vnějšku prstencový nástavec 4_, do něhož dosedá vnější strana prstencového nástavce 2/ který je v tomto provedení opatřen chladicími žebry.

Prstencový nástavec 2 při zahřátí kovové desky 2 zabraňuje jejímu radiálnímu roztažení, protože je tento prstencový nástavec 2 jednak opatřen chladicími žebry a tudíž chladnější, než kovová deska 2, jednak jeho roztažení v radiálním směru brání vnitřní osazení čelní strany válce 2 motoru. Vydutým tvarem strany kovové desky 2 přivrácené do spalovacího prostoru je při zahřátí sestavy dále podporováno přitlačení kovové desky 2 к dolní ploše hlavy 2 válce 2·

Na obr. 4 je znázorněna kombinace provedení prstencového nástavce _4 z obr. 2 a obr. 3 tak, že hlava 2 válce 2 Ď^{e z} vnější strany zapuštěna do prstencového nástavce 4__r zatímco na čelní straně válce 2 J^e vytvořeno vnitřní osazení, do něhož dosedá vnější strana prstencového nástavce 2· Tímto uspořádáním se podstatně zvýší síly v důsledku tepelného roztažení hlavy 2 válce 2 ^a kovové desky 2, takže kovová deska 2 je к dolní ploše hlavy 2 válce 2 přitlaČována velmi značnou silou.

Na obr. 5 je znázorněn ještě jiný možný způsob uložení kovové desky 2 v prstencovém nástavci 2* jsou-li kovová deska 2 ^a prstencový nástavec 2 samostatné. Prstencový nástavec 2 může být přitom vytvořen z jiného materiálu než kovová deska 2^, což umožňuje optimalizaci odvádění tepla.

Rovněž v provedeních znázorněných na obr. 1 až 4 lze použít samostatných prstencových nástavců 2 ^a kovových desek 2·

Claims (8)

1. Hlava válce z lehkého kovu pro spalovací motory, na jejíž dolní straně je uspořádána kovová deska s vnějším obvodovým prstencovým nástavcem, vyznačená tím, že kovová deska (2) je vlivem rozdílných tepelných napětí mezi hlavou (1) válce (3), prstencovým nástavcem (4), případně kovovou deskou (2) přitlaČována při provozu spalovacího motoru к dolní straně hlavy (1) válce (3).

2. Hlava válce podle bodu 1, vyznačená tím, že plocha kovové desky (2) přivrácená spalovacím prostoru je vydutá.

3. Hlava válce podle bodu 1, vyznačená tím, že prstencový nástavec (4) je vytvořen jako pouzdro s vnitřní stěnou osazenou pro zapuštění kovové desky (2).

4. Hlava válce podle bodů 1 a 3, vyznačená tím, že vnější plocha prstencového nástavce (4) je opatřena chladicími žebry.

5. Hlava válce podle bodů 1, 3 a 4, vyznačená tím, že prsténcový nástavec (4) je zašroubován do závitů drážky hlavy (1) válce (3), přičemž jeho volná čelní strana tvoří alespoň část těsnicí plochy hlavy (1) válce (3), s válcem (3) motoru.

6. Hlava válce podle bodu 4, vyznačená tím, že prstencový nástavec (4) obklopuje z vnější strany jak hlavu (1) válce (3) v oblasti její dolní strany, tak i válce (3) motoru, mezi nimiž je sevřen, přičemž čelní strana válce (4) motoru dosedá do osazení vytvořeného na čelní straně prstencového nástavce (4) .

5 264303

7. Hlava válce podle bodu 4, vyznačená tím, že prstencový nástavec (4) je zapuštěn do hlavy (1) válce (3) a na čelní straně válce motoru je vytvořeno vnitřní axiální osazení, obklopující z vnějšku prstencový nástavec (4).

8. Hlava válce podle bodu 4, vyznačená tím, že prstencový nástavec (4) obklopuje hlavu (1) válce (3) u její dolní strany a na čelní straně válce (3) motoru je vytvořeno vnitřní axiální osazení obklopující z vnějšku prstencový nástavec (4).